Voeding op zenerdiode en transistor

De gestabiliseerde voeding hieronder beschouwd is een van de eerste apparaten die worden geassembleerd door beginnershammen. Dit is een heel eenvoudig maar erg handig apparaat. Voor de montage zijn geen dure componenten nodig, die voor een beginner vrij eenvoudig op te pakken zijn, afhankelijk van de vereiste kenmerken van de voeding.
Het materiaal zal ook nuttig zijn voor diegenen die het doel en de berekening van de eenvoudigste radiocomponenten in meer detail willen begrijpen. In het bijzonder leert u gedetailleerd over onderdelen van de voeding zoals:

• transformator;
• diodebrug;
• afvlakcondensator;
• zener diode;
• weerstand voor zenerdiode;
• transistor;
• belastingsweerstand;
• LED en weerstand ervoor.

In het artikel wordt ook gedetailleerd beschreven hoe u radiocomponenten voor uw voeding kunt kiezen en wat u moet doen als er geen vereiste beoordeling is. De ontwikkeling van de printplaat wordt duidelijk weergegeven en de nuances van deze bewerking worden onthuld. Er worden enkele woorden specifiek gezegd over het controleren van radiocomponenten voor het solderen, evenals over het monteren en testen van het apparaat.

Typisch gestabiliseerd voedingscircuit

Er zijn tegenwoordig veel verschillende schema's van voedingen met spanningsstabilisatie. Maar een van de eenvoudigste configuraties, waarmee een beginner zou moeten beginnen, is gebouwd op slechts twee belangrijke componenten - een zenerdiode en een krachtige transistor. Natuurlijk zijn er andere details in het circuit, maar deze zijn hulp.
Het is gebruikelijk om schakelingen in elektronica te demonteren in de richting waarin de stroom erdoorheen stroomt. In een voeding met spanningsstabilisatie begint het allemaal met een transformator (TR1). Het voert verschillende functies tegelijk uit. Ten eerste verlaagt de transformator de netspanning. Ten tweede zorgt het voor de werking van het circuit. Ten derde voedt het het apparaat dat op het apparaat is aangesloten.
Diodebrug (BR1) - is ontworpen om verminderde netspanning te corrigeren. Met andere woorden, er treedt een wisselspanning op en de output is al constant. Noch de stroomvoorziening zelf, noch de apparaten die hierop worden aangesloten, werken zonder een diodebrug.
Een gladmakende elektrolytische condensator (C1) is nodig om de rimpelingen in het huishoudelijke netwerk te verwijderen. In de praktijk veroorzaken ze interferentie die de werking van elektrische apparaten nadelig beïnvloedt. Als we bijvoorbeeld een geluidsversterker nemen die wordt gevoed door een voeding zonder een afvlakcondensator, dan zijn deze rimpelingen duidelijk hoorbaar in de kolommen in de vorm van vreemde ruis. Andere apparaten kunnen interferentie, storingen en andere problemen veroorzaken.
Zenerdiode (D1) is een component van de voeding die het spanningsniveau stabiliseert. Het is een feit dat de transformator alleen de gewenste 12 V zal produceren wanneer het stopcontact exact 230 V is. In de praktijk bestaan ​​dergelijke omstandigheden echter niet. De spanning kan zowel doorzakken als toenemen. Dezelfde transformator geeft aan de uitgang. Vanwege zijn eigenschappen egaliseert de zenerdiode de lage spanning ongeacht spanningspieken in het netwerk. Voor een correcte werking van deze component is een stroombegrenzingsweerstand (R1) nodig. Hieronder meer in detail.
Transistor (Q1) - nodig om de stroom te versterken. Het feit is dat de zenerdiode niet in staat is om alle stroom door het apparaat te laten passeren. Bovendien werkt het alleen correct in een bepaald bereik, bijvoorbeeld van 5 tot 20 mA. Om apparaten van stroom te voorzien, is dit eerlijk gezegd niet genoeg. Een krachtige transistor gaat dit probleem aan, waarvan het openen en sluiten wordt bestuurd door een zenerdiode.
Gladmakende condensator (C2) - ontworpen voor hetzelfde als de bovenstaande C1. Typische gestabiliseerde voedingscircuits bevatten ook een belastingsweerstand (R2). Het is nodig zodat het circuit operationeel blijft wanneer er niets is aangesloten op de uitgangsaansluitingen.
Andere componenten kunnen aanwezig zijn in dergelijke schema's. Dit is een zekering die voor de transformator wordt geplaatst en een LED die aangeeft dat de eenheid is ingeschakeld, en extra afvlakcondensatoren en een andere versterkende transistor en een schakelaar. Allemaal compliceren het circuit echter de functionaliteit van het apparaat.

Berekening en selectie van radiocomponenten voor de eenvoudigste stroomvoorziening

De transformator wordt geselecteerd op basis van twee hoofdcriteria - spanning van de secundaire wikkeling en vermogen. Er zijn andere parameters, maar binnen het materiaal zijn ze niet bijzonder belangrijk. Als u een voeding nodig hebt, bijvoorbeeld bij 12 V, moet de transformator worden geselecteerd zodat deze iets meer uit de secundaire wikkeling kan worden verwijderd. Met macht allemaal hetzelfde - we nemen met een kleine marge.
De belangrijkste parameter van de diodebrug is de maximale stroom die deze kan passeren. Het is de moeite waard om zich in de eerste plaats op dit kenmerk te concentreren. Laten we enkele voorbeelden bekijken. De eenheid wordt gebruikt om een ​​apparaat van stroom te voorzien dat een stroom van 1 A verbruikt. Dit betekent dat de diodebrug ongeveer 1,5 A moet worden gebruikt. Stel dat u een 12-volt apparaat wilt voeden met een vermogen van 30 Watt. Dit betekent dat het stroomverbruik ongeveer 2,5 A zal zijn. Dienovereenkomstig moet de diodebrug ten minste 3 A zijn. Zijn andere kenmerken (maximale spanning, enz.) Kunnen in een dergelijk eenvoudig circuit worden verwaarloosd.
Bovendien is het vermeldenswaard dat de diodebrug niet gereed kan worden genomen, maar uit vier dioden kan worden samengesteld. In dit geval moet elk van hen worden geclassificeerd voor de stroom die door het circuit stroomt.
Om de capaciteit van de afvlakcondensator te berekenen, worden vrij complexe formules gebruikt, die in dit geval nutteloos zijn. Meestal wordt een capaciteit van 1000-2200 μF genomen, en dit zal voldoende zijn voor een eenvoudige voeding. U kunt een condensator en meer nemen, maar dit zal de kosten van het product aanzienlijk verhogen. Een andere belangrijke parameter is maximale spanning. Volgens deze wordt de condensator gekozen afhankelijk van welke spanning aanwezig zal zijn in het circuit.
Houd er rekening mee dat in het interval tussen de diodebrug en de zenerdiode na het inschakelen van de afvlakcondensator de spanning ongeveer 30% hoger zal zijn dan aan de klemmen van de transformator. Dat wil zeggen, als u een 12 V-voeding maakt en de transformator uitgaat met een marge van 15 V, zal deze in dit gedeelte vanwege de afvlakcondensator ongeveer 19,5 V zijn. Daarom moet deze worden ontworpen voor deze spanning (de dichtstbijzijnde standaardwaarde 25 V).
De tweede afvlakcondensator in het circuit (C2) wordt meestal genomen met een kleine capaciteit - van 100 tot 470 microfarads. De spanning in dit gedeelte van het circuit is al gestabiliseerd, bijvoorbeeld tot het niveau van 12 V. Dienovereenkomstig moet de condensator hiervoor worden ontworpen (de dichtstbijzijnde standaardwaarde is 16 V).
En wat als de condensatoren met de vereiste waarden niet beschikbaar zijn en u niet graag naar de winkel gaat (of er gewoon geen zin is om ze te kopen)? In dit geval is het heel goed mogelijk om de parallelle verbinding van meerdere condensatoren met lagere capaciteit te gebruiken. Opgemerkt moet worden dat de maximale bedrijfsspanning bij een dergelijke verbinding niet wordt opgeteld!
De zenerdiode wordt geselecteerd afhankelijk van de spanning die we nodig hebben om aan de uitgang van de voeding te komen. Als er geen geschikte beoordeling is, kunnen meerdere stukken in serie worden aangesloten. De gestabiliseerde spanning wordt in dit geval opgeteld. Neem bijvoorbeeld de situatie waarin we 12 V moeten krijgen, en er zijn slechts twee zenerdiodes op 6 V. Beschikbaar Door ze in serie aan te sluiten, krijgen we de gewenste spanning. Het is vermeldenswaard dat om een ​​gemiddelde nominale waarde te verkrijgen, een parallelle verbinding van twee zenerdiodes niet zal werken.
Het is mogelijk om de stroombegrenzende weerstand voor de zenerdiode alleen zo experimenteel mogelijk zo nauwkeurig mogelijk te selecteren. Om dit te doen, is een weerstand van ongeveer 1 kOhm opgenomen in het al werkende circuit (bijvoorbeeld op een breadboard), en een ampèremeter en een variabele weerstand worden geplaatst tussen het circuit en de zenerdiode. Na het inschakelen van het circuit is het noodzakelijk om de hendel van de variabele weerstand te draaien totdat de vereiste nominale stabilisatiestroom door het circuitgedeelte stroomt (aangegeven in de kenmerken van de zenerdiode).
De versterkende transistor wordt geselecteerd volgens twee hoofdcriteria. Ten eerste moet het voor het beschouwde circuit noodzakelijkerwijs een n-p-n-structuur zijn. Ten tweede moet je in de kenmerken van de bestaande transistor kijken naar de maximale collectorstroom. Het moet iets groter zijn dan de maximale stroom waarvoor de geassembleerde voeding zal worden ontworpen.
De belastingsweerstand in typische schema's wordt genomen met een nominale waarde van 1 kOhm tot 10 kOhm. Minder weerstand moet niet worden genomen, omdat in het geval dat de voeding niet wordt geladen, te veel stroom door deze weerstand zal vloeien en zal branden.

Ontwerp en fabricage van printplaten

Overweeg nu kort een goed voorbeeld van de ontwikkeling en assemblage van een doe-het-zelf gestabiliseerde voeding. Allereerst is het noodzakelijk om alle componenten in het circuit te vinden. Als er geen condensatoren, weerstanden of zenerdiodes van de vereiste waarden zijn, verlaten we de situatie op de hierboven beschreven manieren.
Vervolgens moet u een printplaat voor ons apparaat ontwerpen en produceren. Voor beginners is het het beste om eenvoudige en vooral gratis software te gebruiken, bijvoorbeeld Sprint Layout.
We plaatsen alle componenten volgens het geselecteerde schema op het virtuele bord. We optimaliseren hun locatie, passen aan afhankelijk van welke specifieke details beschikbaar zijn. In dit stadium wordt aanbevolen om de werkelijke afmetingen van de componenten te controleren en te vergelijken met die toegevoegd aan het ontwikkelde schema. Besteed speciale aandacht aan de polariteit van elektrolytische condensatoren, de locatie van de klemmen van de transistor, zenerdiode en diodebrug.
Als u een signaal-LED aan de voeding toevoegt, kan deze zowel voor als na de zenerdiode in het circuit worden opgenomen (bij voorkeur). Om er een stroombeperkende weerstand voor te selecteren, moet de volgende berekening worden uitgevoerd. Trek de spanningsval op de LED af van de spanning van het circuitgedeelte en deel het resultaat door de nominale stroom van de voeding. Een voorbeeld. In het gebied waarop we van plan zijn de signaal-LED aan te sluiten, zijn er gestabiliseerde 12 V. De spanningsval voor standaard-LED's is ongeveer 3 V en de nominale voedingsstroom is 20 mA (0,02 A). We krijgen dat de weerstand van de stroombegrenzende weerstand R = 450 Ohm is.

Inspectie van componenten en voedingseenheid

Nadat je het bord in het programma hebt ontwikkeld, breng je het over naar glasvezel, etst je de sporen en verwijder je overtollige flux.
Daarna installeren we de radiocomponenten. Het is de moeite waard om hier te zeggen dat het niet overbodig is om hun prestaties onmiddellijk te controleren, vooral als ze niet nieuw zijn. Hoe en wat te controleren?
Transformatorwikkelingen worden gecontroleerd met een ohmmeter. Waar meer weerstand is, is de primaire wikkeling. Vervolgens moet u het aansluiten op het netwerk en zorgen dat het de vereiste verminderde spanning levert. Wees uiterst voorzichtig bij het meten. Merk ook op dat de uitgangsspanning variabel is, daarom wordt de overeenkomstige modus op de voltmeter geactiveerd.
Weerstanden worden gecontroleerd met een ohmmeter. De zenerdiode moet slechts in één richting "rinkelen". We controleren de diodebrug volgens het schema. De ingebouwde diodes moeten stroom in slechts één richting geleiden. Om de condensatoren te controleren heeft u een speciaal apparaat nodig om de elektrische capaciteit te meten. In de transistor van een n-p-n structuur moet stroom van de basis naar de emitter en naar de collector stromen. In andere richtingen zou het niet moeten vloeien.
Het is het beste om te beginnen met het assembleren met kleine onderdelen - weerstanden, een zenerdiode, een LED. Vervolgens worden de condensatoren gesoldeerd, de diodebrug.
Besteed speciale aandacht aan het installatieproces van een krachtige transistor. Als u zijn conclusies verwisselt, werkt het schema niet. Bovendien zal dit component behoorlijk sterk worden verwarmd onder belasting, omdat het op een radiator moet worden geïnstalleerd.
Het laatste dat wordt geïnstalleerd, is het grootste deel - de transformator. Verder wordt volgens de conclusies van de primaire wikkeling een netwerkstekker met een draad gesoldeerd. Aan de uitgang van de voeding zijn ook draden voorzien.
Het blijft alleen om de correcte installatie van alle componenten grondig te controleren, de fluxresten af ​​te wassen en de stroomtoevoer in te schakelen. Als alles correct is gedaan, licht de LED op en toont de multimeter de gewenste spanning aan de uitgang.

Bekijk de video: Elektronicacursus: Simpele voeding (November 2024).